Trabajo Practico N° 11

1. Objetivos:

* Informar adecuadamente la actividad desarrollada en este trabajo práctico.
* Implementar un filtro activo.
* Medir sus parámetros.

2. Contenidos:

* Principios de funcionamiento de un filtro pasivo y activo. Modelización. Análisis de models circuitales. Transferencia y respuesta en frecuencia.

3. Materiales necesarios:

* 2 circuitos integrados 741.
* Resistores varios.
* Capacitores varios.

Introducción Teórica:

Filtro Activo:

Un filtro activo es un filtro electrónico analógico distinguido por el uso de uno o más componentes activos (que proporcionan una cierta forma de amplificación de energía), que lo diferencian de los filtros pasivos que solamente usan componentes pasivos. Típicamente este elemento activo puede ser un tubo de vacío, un transistor o un amplificador operacional.

Un filtro activo puede presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la señal de entrada. En su implementación se combinan elementos activos y pasivos, siendo frecuente el uso de amplificadores operacionales, que permite obtener resonancia y un elevado factor Q sin el empleo de bobinas.

Se pueden implementar, entre otros, filtros paso bajo, paso alto, paso banda.

Filtro pasa-bajo:
Un filtro paso bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo.

En particular la función de transferencia de un filtro paso bajo de primer orden corresponde a , donde la constante es sólo una ponderación correspondiente a la ganancia del filtro, y la real importancia reside en la forma de la función de transferencia , la cual determina el comportamiento del filtro. En la función de transferencia anterior corresponde a la frecuencia de corte propia del filtro, aquel valor de frecuencia para el cual la amplitud de la señal de entrada se atenua 3 dB.

De forma análoga al caso de primer orden, los filtros de paso bajo de mayor orden también se caracterízan por su función de transferencia, por ejemplo la de un filtro paso bajo de segundo orden corresponde a , donde es la frecuencia natural del filtro y es el factor de amortiguamiento de este.

Filtro pasa-alto:

Un filtro paso alto (HPF) es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se atenúan las componentes de baja frecuencia pero no las de alta frecuencia, éstas incluso pueden amplificarse en los filtros activos. La alta o baja frecuencia es un término relativo que dependerá del diseño y de la aplicación.

Implementación:

El filtro paso alto más simple es un circuito RC en serie en el cual la salida es la caída de tensión en la resistencia.

Si se estudia este circuito (con componentes ideales) para frecuencias muy bajas, en continua por ejemplo, se tiene que el condensador se comporta como un circuito abierto, por lo que no dejará pasar la corriente a la resistencia, y su diferencia de tensión será cero. Para una frecuencia muy alta, idealmente infinita, el condensador se comportará como un cortocircuito, es decir, como si no estuviera, por lo que la caída de tensión de la resistencia será la misma tensión de entrada, lo que significa que dejaría pasar toda la señal. Por otra parte, el desfase entre la señal de entrada y la de salida si que varía, como puede verse en la imagen.

El producto de resistencia por condensador (R×C) es la constante de tiempo, cuyo recíproco es la frecuencia de corte, es decir, donde el módulo de la respuesta en frecuencia baja 3dB respecto a la zona pasante:

Donde f_c es la frecuencia de corte en hercios, R es la resistencia del tweteer o parlante en ohmios y C es la capacidad en faradios.

El desfase depende de la frecuencia f de la señal y sería:

Filtro Pasa-banda:

Un filtro paso banda es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto.

Implementación:

Un circuito simple de este tipo de filtros es un circuito RLC (resistencia, bobina y condensador) en el que se deja pasar la frecuencia de resonancia, que sería la frecuencia central (fc) y las componentes frecuenciales próximas a ésta, en el diagrama hasta f1 y f2. No obstante, bastaría con una simple red resonante LC.

Otra forma de construir un filtro paso banda puede ser usar un filtro paso bajo en serie con un filtro paso alto entre los que hay un rango de frecuencias que ambos dejan pasar. Para ello, es importante tener en cuenta que la frecuencia de corte del paso bajo sea mayor que la del paso alto, a fin de que la respuesta global sea paso banda (esto es, que haya solapamiento entre ambas respuestas en frecuencia).

Un filtro ideal sería el que tiene unas bandas pasante y de corte totalmente planas y unas zonas de transición entre ambas nulas, pero en la práctica esto nunca se consigue, siendo normalmente más parecido al ideal cuando mayor sea el orden del filtro, para medir cuanto de "bueno" es un filtro se puede emplear el denominado factor Q. En filtros de órdenes altos suele aparecer un rizado en las zonas de transición conocido como efecto Gibbs.

Un filtro paso banda más avanzado sería los de frecuencia móvil, en los que se pueden variar algunos parámetros frecuenciales, un ejemplo es el circuito anterior RLC en el que se sustituye el condensador por un diodo varicap o varactor, que actúa como condensador variable y, por lo tanto, puede variar su frecuencia central.

Realmente resulta realmente complicado construir un filtro paso banda ideal (y, en general, filtros de respuesta ideal) en el mundo analógico, esto es, a base de componentes pasivos como inductancias, condensadores o resistores, y activos como operacionales o simples transistores. Sin embargo, si nos trasladamos al procesado digital de señales, resulta sorprendente ver cómo podemos construir respuestas en frecuencia prácticamente ideales, ya que en procesado digital de señal manejamos realmente vectores con valores numéricos (que son señales discretas en el tiempo), en lugar de señales continuas en el tiempo. Todo ello, no obstante, tiene una limitación importante: cuanto mayor precisión se requiera, mayor frecuencia de muestreo necesitaremos, y ello directamente implica un consumo de RAM y CPU superiores. Por ello, al menos con la tecnología de la que hoy día disponemos, resultaría inviable implementar filtros digitales ideales para radiofrecuencia, aunque en procesado de audio digital sí es posible, dado que el rango de frecuencias que ocupa no supera los 20 kHz.

1) Armá el siguiente circuito cuidando de alimentar adecuadamente con +/- 12V sus terminales y filtrando los mismos:

2) Conéctale a la entrada Vs una señal senoidal de 200mVpp y 100Hz.

Hemos conectado dicha señal al circuito.

3) Medí la tensión de salida, averiguá la ganancia de tensión expresandola en veces y dB. Medí el desfasaje que sufre la señal de entrada. Expresá ese valor en grados sexagecimales

Tensión de salida: 1,6V

Ganancia de tensión expresada en veces: 8

Ganancia expresada en dB: 18 dB

Desfasaje: 180°

4 y 5) Repetí elpunto anterior para no menos 20 frecuencias distintas. Aumentá el número de mediciones donde se observe un cambio significativo en algunas de ellas.
Elaborá una tabla donde reflejen estas mediciones y cálculos de manera ordenada y clara.

La frecuencia de corte del circuito se calcula realizando la siguiente cuenta:

fc=1/(2pi*R*C)

En este circuito, el valor de fc es de 160Hz.

6) En base a esta tabla realizá dos gráficas:
a) Una gráfica donde se muestre la variación de la ganancia expresada en dB (eje y), en función de la frecuencia (eje x). Para ellos usá un gráfico semilogarítmico. Eje y lineal, eje x expresado en décadas (también llamado decádico) comenzando con una frecuencia de 1Hz.
b) Idem anterior pero en el eje y graficá ahora el ángulo de desfasaje de la señal de salida respecto de la entrada.

El desfasaje calculado es de 227° en la fc.

7) En la primer gráfica marcar la región de paso de banda, la frecuencia de corte, y mediante mediciones logradas a partir de la tabla y/o obtenidas mismo de la gráfica calcular la pendiente de atenuación del filtro expresándolo en dB/dec. En la segunda gráfica marcá cuanto desfasa el filtro a la frecuencia de corte. Asimismo y en ese mismo gráfico marcá cuánto desfasa el filtro una década por encima y por debajo de la frecuencia de corte.

Cada imagen lleva por nombre el valor de su frecuencia.

Filtro pasa-alto:

Filtro pasa-bajo:
La fc práctica es de 185Hz.

8) Aumentar dos veces el capacitor usado en el filtro y medir la nueva frecuencia de corte. Explicar cómo influye la frecuencia del capacitor en la frecuencia de corte del filtro.

La nueva fc calculada mediante la fórmula es 80Hz.
La fc práctica se determinó en 95Hz.

9) A manera de prueba, reemplazará el generador de señales por la salida de un reproductor de MP3. Compará la señal que te entrega este circuito. Describí esta experiencia.

Este punto no fue realizado por nuestro grupo, ya que no era necesario.

10) Repetí los pasos 1 a 8 con el siguiente circuito:
En este caso, la fc calculada es de 1,6KHz.
Por otro lado, la fc práctica la encontramos en 1,48KHz.
Ganancia de tensión en veces: 7,25
Ganancia de tensión en dB: 17,2dB
Desfasaje: 180°
Desfasaje calculado a fc: 220°

11) Diseño:
Se tienen dos señales senoidales de 1Vpp.Una de ellas es de 50Hz, la otra es de 60Hz. Se requiere diseñar un sistema que me entregue 5V (un uno lógico) cuando la señal de entrada sea de 60Hz, y 0V cuando ésta cambie a los 50Hz.
Se pide: Dibujar el circuito final con todas las mediciones y cálculos realizados para su solución.
Hicimos las cuentas para que el filtro pasa-altos bloquee las frecuencias menores a 55Hz, y el filtro pasa-bajos las de 65Hz posteriormente. En total, entre los dos circuitos amplificadores, la ganancia es de 5 veces.
El circuito en el protoboard nos quedó así:
El circuito no respondió de la manera esperada. Desconocemos la razón de esto.

Trabajo Práctico 10

Fuentes Reguladas Integradas

1) Objetivos:

* Informar adecuadamente la actividad desarrollada en este trabajo práctico.
* Conocer los principios de regulación de tensión.
* Conocer los distintos tipos de dispositivos y sus características.
* Conocer los modos de conexionado. Medir los límites operativos.

2) Contenidos:

Principios de regulación. Características del dispositivo. Análisis de parámetros de funcionamiento.

Introducción Teórica:

Regulador de Voltaje:

Un regulador de Voltaje (también llamado estabilizador de voltaje o acondicionador de voltaje) es un equipo eléctrico que acepta una tensión eléctrica de voltaje variable a la entrada, dentro de un parámetro predeterminado y mantiene a la salida una tensión constante (regulada).

Son diversos tipos de reguladores de voltaje, los más comunes son de dos tipos: para uso doméstico o industrial. Los primeros son utilizados en su mayoría para proteger equipo de cómputo, video, o electrodomésticos. Los segundos protegen instalaciones eléctricas completas, aparatos o equipo eléctrico sofisticado, fabricas, entre otros. El costo de un regulador de voltaje estará determinado en la mayoría de los casos por su calidad y vida útil en funcionamiento continuo.

Principios de Funcionamiento:

Existen diversos tipos de reguladores en el mercado, los cuales se clasifican de acuerdo al principio o tecnología de regulación que utilizan. Los más importantes son:

• Los reguladores electromecánicos basan su principio de funcionamiento en un auto transformador de columna, sobre la cual se dispone un cursor accionado por un servomotor, que en su recorrido suma o resta espiras. Este movimiento de auto ajuste es controlado por un comando electrónico, que se activa cada vez que la tensión de salida se desvía de su valor de calibración, ajustándose automáticamente y con ello mantiene permanentemente la tensión de salida estable. Las ventajas que ofrece este principio son que cuenta con una alta precisión (1,5%) y eficiencia del 99%, teniendo capacidad de sobrecarga de hasta 500% sin generación de contenido armónico, sin embargo aunque no genera ruido armónico tampoco lo elimina, es decir si la línea eléctrica comercial viene con armónicos el regulador también sacara a su salida dichos armónicos, otro punto a considerar es que son enfriados por aceite lo cual los hace más pesados y con el riesgo latente de fugas.Su vida útil estimada es mayor a 25 años en funcionamiento continuo a plena carga por su diseño, tecnología y robustez, sin embargo también está el riesgo latente de que la parte electrónica o servomotor se dañen con el tiempo lo cual se traduce en servicios de mantenimiento preventivo y/o correctivo.

• Los reguladores electrónicos basan su regulación en un control electrónico, pueden llevar microprocesador para regular o simplemente un circuito de control que detecta las variaciones del voltaje y hace la corrección a través de relevadores para regular la tensión. Su tiempo de respuesta y velocidad de regulación son muy rápidos además de ser económicos en comparación a los otros tipos. Los rangos de tensión de entrada son reducidos y la precisión de la tensión de salida es de +/- 3% a +/- 5%. Su diseño propicia que se desconecten para autoprotegerse en condiciones extremas de alta y baja tensión, son muy eficientes ya que mientras la línea comercial se encuentre normal dejan pasar el voltaje hacia la carga, solo se activa la regulación al momento de presentarse alguna anomalía, en la mayoría de los casos solo ofrecen regulación en la fase y no en la línea de neutro, se autoprotegen utilizando varistores a la salida para provocar un corto circuito y activar su fusible.

• Los reguladores ferroresonantesLa ferroresonancia es la propiedad del diseño de un transformador en el cual el transformador contiene dos patrones magnéticos separados con acoplamiento limitado entre ellos. La salida contiene un circuito resonante paralelo que toma su potencia del primario para reemplazar la potencia entregada a la carga. Hay que notar que la resonancia en la ferroresonancia es similar a aquella en los circuitos lineales con capacitores o inductores en serie o paralelo, en donde la impedancia tiene un pico a una frecuencia en particular. En un circuito no lineal, como el que se usa en los transformadores ferroresonantes, la resonancia se usa para reducir los cambios en el voltaje de alimentación para suministrar un voltaje más consistente en la carga.

Un dispositivo magnético es no lineal, su reluctancia cambia abruptamente arriba de una determinada densidad de flujo magnético, en este punto el dispositivo magnético se define que esta en saturación, el diseño de esta tecnología permite que un patron magnético (el patron resonante) este en saturación, mientras que el otro no lo esta. Como resultado un cambio de voltaje en el primario no se traducira en cambios de voltaje en el secundario y resulta en una regulación de voltaje.

Las ventajas son claras, regulación de entrada extrema, incluso puede operar a voltajes tan bajos como 55VCA y proporcionar 120VCA a la salida con regulación de +/-1% siempre que la carga no rebase el 60% de la capacidad nominal del regulador, trabajando a plena carga admite variaciones de entrada de hasta 85VCA.

Eliminación de ruido eléctrico, gracias a un devanado de neutralizacion de armónicos que ninguna otra tecnología incorpora proporcionando una salida prácticamente libre de estos. (máxima distorsión armónica total 3%).

Libre de mantenimiento y vida media de 30 años, esto debido a su gran robustez mecánica y a que no contiene elementos móviles en su interior como servomotores, motores, relevadores, circuitos de control etc. Es de estado solido y es enfriado por aire, no incorpora fusible de protección ya que el equipo es autoprotegido en caso de un corto circuito el equipo se inhibe y al retirar el CO vuelve a operar normalmente en forma automática.

Beneficios de contar con un Regulador de Voltaje:

1. Funcionamiento permanente y seguro de todos sus equipos, las variaciones de voltaje de la red eléctrica no afectarán el funcionamiento, la calidad de sus procesos y tiempo de fabricación.
2. Eliminar los recursos económicos gastados innecesariamente, aprovechando todo el potencial instalado: recursos técnicos, humanos, materiales, y de tiempo.
3. Incremento en la productividad y eficiencia del sistema protegido así como aumento de la vida útil de sus equipos.

Regulador adecuado:

La capacidad de los reguladores se mide en kVA. Para seleccionar el equipo que Usted necesita será necesario conocer cuatro puntos importantes:

1. Voltaje de entrada o alimentación de los equipos a proteger: Es la tensión de salida del regulador y de entrada que requerirá su maquinaria, equipos o instalaciones para su correcto funcionamiento. Puede ser localizado en la placa de datos o manual de instalación del equipo o maquinaria a proteger. La tensión de la red eléctrica variará de un país a otro así como el voltaje de alimentación de sus equipos dependiendo de su origen.
2. Consumo de los equipos: Datos localizados en la placa de datos o manual de instalación del equipo o maquinaria, puede estar expresado en: - Watts para equipos monofasicos y Kilowatts en sistemas trifásicos (1 kW= 1000 watts) - Amperes - HP
3. Campo de regulación del equipo: Es la capacidad que tiene el regulador de corregir las variaciones de voltaje de la línea eléctrica. Cuando el campo de regulación es insuficiente podemos fabricar un equipo con un rango adecuado a la necesidad. Para este caso es necesario monitorear o graficar la línea de alimentación para determinar los límites máximo y mínimo de variación de la línea.
4. Número de fases de alimentación de los mismos: Se determina a través de la placa de datos o manual de instalación del equipo o maquinaria a proteger. Los sistemas eléctricos convencionales pueden ser: - Monofásicos - Bifásicos con neutro - Bifásicos sin neutro (para equipos monofasicos de 220 V) - Trifásicos

En este caso, nuestro regulador de voltaje es un circuito integrado 78L05.

3) Materiales Necesarios:

* 1 Circuito Integrado 78L05.
* Resistores varios.

4) Actividades:

Armá el siguiente circuito:2) Variá la tensión de entrada entre 4 y 10 volts y registrá para cada valor la tensión de salida en una tabla. Dibujá Vo(Vi).Respondé el siguiente cuestionario:

a) ¿A partir de qué valor de la tensión de entrada el circuito regula?

El circuito regula a partir de 6,5V.

b) ¿Qué es la tensión de drop-out?

El voltaje de drop-out es la mínima diferencia de tensíón entre la entrada y la salida dentro de la cual el circuito es todavía capaz de regular la salida dentro de las especificaciones. Depende de la señal de entrada, varía su valor.

c) Esta tensión, ¿Es la misma para todas las fuentes reguladas integradas?

No, varía con el modelo.

d) Investiga e informa por lo menos tres fuentes reguladas integradas que mejoren el valor de drop-out del 78L05. Para este punto deberás crear un cuadro comparativo señalando: Tensión de drop-out, Máxima tensión de entrada, Costo aproximado y proveedor en el país.

LM2931: Dropout=1,7V / Vimáx=30V
LM2935 (National Semiconductor): Dropout=0,6V / Vimáx=60V
LT1020 (Linear Technology): Dropout=0,6V / Vimáx=36V

78L05: Dropout=1,7V / Vimáx=30V

3) Aumentá gradualmente la carga, utilizando cuatro resistores de 150 ohm. Medí la tensión de drop-out, la tensión de salida y la corriente por la carga. Construí una tabla que contendrá los valores medidos. Calculá en cada caso las potencias disipadas por el integrado y por la carga, agregándolas a la tabla.El circuito fue alimentado con 9V para todas las mediciones. La potencia en el integrado se calculó efectuando el producto entre la corriente entregada por la fuente de alimentación y el dropout.

4) Graficá tensión de salida en función de la carga.La tensión de salida se mantuvo constante aún variando la carga.

5) En un mismo gráfico representá la potencia disipada por el integrado y la disipada por la carga en función de la resistencia de carga.6) Determiná y justificá cuál debería ser la tensión de entrada al integrado.

La tensión de entrada al integrado debe ser de, por lo menos, la tensión de salida deseada, más la tensión de dropout.

Trabajo Práctico 9

1) Objetivos:

• Informar adecuadamente la actividad desarrollada en este trabajo práctico.

• Conocer el funcionamiento de un sistema secuencial.

• Diseñar un contador BCD con controles de cuenta.

2) Contenidos:

Biestables; Contadores; Líneas de control; Decodificadores.

Introducción Teórica:

En electrónica digital, Un contador (counter en inglés) es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas).


Clasificación de los Contadores:

* Según la forma en que conmutan los biestables, podemos hablar de contadores síncronos (todos los biestables conmutan a la vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan uno tras otro).
* Según el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, descendentes y UP-DOWN (ascendentes o descendentes según la señal de control).
* Según la cantidad de números que pueden contar, se puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números posibles de n bits, desde 0 hasta 2n − 1), contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N (cuentan desde el 0 hasta el N-1).

3) Materiales necesarios:

- Módulo diseñado en el TP1
- 1 Circuito integrado CD4013
- 1 Circuito integrado CD4510
- 2 Micropulsadores
- Resistores varios
- Capacitores varios

4) Actividades:

1) Usando las hojas de datos de los circuitos integrados CD4510 y CD4013, diseñá un contador que cumpla con las siguientes prestaciones:

a) La cuenta debe mostrarse en un display de 7 segmentos. Podrás usar el módulo desarrollado en el TP1.
b) El sistema deberá tener un Start - Up - Reset.
c) Mediante dos pulsadores (no llaves) deberás controlar la cuenta y su sentido en modo toggle.

Esquema primario:

2) Dibujá el esquemático del diseño.3) Previo al armado, verifica el funcionamiento del sistema en un simulador.

El sistema funcionó perfectamente.

4) Depurá el diseño, dibujando nuevamente el esquemático sin errores.

El diseño ya se encuentra en su estado final, y no posee errores.

5) Presentá el circuito armado y funcionando.

El circuito fué presentado armado y funcionando correctamente.

Cabe aclarar que el contador no realizaba la cuenta para adelante, sino que sólo lo realizaba regresivamente. Desconocemos la causa, ya que el circuito estaba perfectamente diseñado y armado.

Conclusiones:

Como conclusión, podemos decir que este circuito resulta fácil de construir, y no es muy costoso. Es súmamente útil para realizar una cuenta ascendente o descendente, para cualquier fin que se necesite.

Trabajo Práctico 8

Comparadores Analógicos

Teoría:

Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar una señal de entrada con un determinado valor, variando su salida según el resultado.

Representación esquemática de un amplificador operacional funcionando como comparador:Electrónica Analógica

En un circuito electrónico, se llama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia.Como todo amplificador operacional, un comparador estará alimentado por dos fuentes de corriente contínua (+Vcc, -Vcc). El comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el dibujo, V1) es mayor que la tensión conectada al borne negativo (en el dibujo, V2), la salida (Vout en el dibujo) será igual a +Vcc. En caso contrario, la salida tendrá una tensión -Vcc.

Funcionamiento del comparador
Estudiemos el siguiente circuito

En este circuito, estamos alimentando el amplificador operacional (A.O.) con dos tensiones +Vcc = 15V y -Vcc = -15 V. Conectamos la patilla V+ del A.O. a masa (tierra) para que sirva como tensión de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- del A.O. hemos conectado una fuente de tensión (Vi) variable en el tiempo, en este caso es una tensión sinusoidal.
Hay que hacer notar que la tensión de referencia no tiene por qué estar en la entrada V+, también puede conectarse a la patilla V-, en este caso, conectaríamos la tensión que queremos comparar con respecto a la tensión de referencia, a la entrada V+ del A.O.
A la salida (Vo) del A.O. puede haber únicamente dos niveles de tensión que son en nuestro caso 15 ó -15 V (considerando el A.O. como ideal, si fuese real las tensiones de salida serían algo menores).Cuando la tensión sinusoidal Vi toma valores positivos, el A.O. se satura a negativo, esto significa que como la tensión es mayor en la entrada V- que en la entrada V+, el A.O. entrega a su salida una tensión negativa de -15 V.

Electrónica Digital: sistemas combinacionales

Descripción
Reciben esta denominación los sistemas combinacionales que indican si dos datos de 'N' bits son iguales y en el caso que esto no ocurra cuál de ellos es mayor. En el mercado se encuentran, generalmente, como circuito integrados para datos de 4 u 8 bits y entradas que facilitan la conexión en cascada para trabajar con más bits. En la imagen1, se puede observar el esquema de 4 bits. Posee dos tipos de entradas: las de comparación (A0...A3 y B0...B3) y las de expansión (<,=, y >) para la conexión en cascada. La función que realiza el comparador anterior se puede observar en la tabla de verdad que aparece en la imagen3. Se puede observar que las entradas de expansión sólo afectan a las salidas cuando los datos en las entradas A y B son iguales.
En algunos casos es necesario realizar comparaciones entre entradas que tienen un número de bits mayor que el permitido por el integrado, en estos casos se realiza la conexión de varios integrados en cascada. En la figura2 se muestra un comparador de 8 bits realizado con el C.I. 7485 de 4 bits.Figura1. Circuito integrado 7485 comparador de 4 bits: Figura 2. Comparador de 8 bits realizado con el circuito integrado 7485: Figura 3. Tabla de verdad de un comparador de 4 bits: Práctica:

1. Objetivos:

Informar adecuadamente la actividad desarrollada en este trabajo práctico.
Conocer el funcionamiento de un amplificador operacional de tensión como comparador.
Implementar un sistema de control On-Off.
Evaluar el uso de la histéresis para compensar el comportamiento del sistema.
2. Contenidos:
El Amplificador Operacional a lazo abierto. Sistema de control On-Off.
Realimentación positiva. Histéresis.

3. Materiales necesarios:

- 1 circuito integrado LM324
- 2 resistencias de 1K
- 1 LDR
- 1 potenciómetro de 5K- 1 potenciómetro de 1K
- 1 diodo 1N4007
- 1 transistor BC337- 1 relé de 12V
- 1 lamparita

4. Actividades:

1) Armá el siguiente circuito:2) Oscurece completamente el sensor de luz y verificar que la señal de salida cambia de estado al variar la referencia.

Hemos pasado la mano por sobre el sensor de luz, tapando su parte superior, de manera que dicho sensor no reciba luminosidad alguna. Verificamos que la señal de salida cambia de estado al variar la referencia. Cuando al sensor no llegaba la suficiente cantidad de luz, la lamparita se encendía.

3) Acercá la lámpara al sensor hasta observar un cambio en el comportamiento del sistema. Describe el nuevo comportamiento del sistema.

La lámpara tapó el sensor de luz, lo que hizo que la misma se encendiera. Ésto último provocó que el sensor recibiera suficiente luz como para apagarse. Al suceder esto, el sensor volvió a estar tapado por la lámpara, generando un bucle.

4) Responde el siguiente cuestionario:

a) ¿El sistema es estable? En caso de no serlo cómo explicarías esta inestabilidad?

No, el sistema no es estable. Es inestable porque, en un ambiente en el que la luz varía seguido, la lámpara se prendería y apagaría continuamente, lo que haría que el circuito resultara inútil. Lo ideal sería que el circuito estuviera ubicado en un lugar donde la luz se mantuviera constante.

b) ¿La inestabilidad es periódica?

No, porque no siempre es inestable. Su inestabilidad depende del entorno en el que el circuito esté siendo utilizado y del momento, ya que, al cambiar estos parámetros, cambia radicalmente la estabilidad del sistema.

c) Teniendo en cuenta esta experiencia, ¿usarías el circuito ensayado para hacer un control de luz crepuscular?

Sí, depende de dónde se coloque, y de la luz que disponga. Dicha luminosidad en el día deberá ser suficiente para que el sensor la reciba, y de esta manera deje la lámpara apagada. Asimismo, la oscuridad también deberá alcanzar como para que el circuito se dé cuenta de que debe encender la lámpara, alumbrando así el lugar.

5) Modificá el circuito anterior de la siguiente manera:6) Oscurece completamente el sensor, varía la tensión de referencia y grafica la curva de histéresis. (No hacer. Escribir lo que sabemos sobre este caso).

En este circuito la lámpara ya no depende del sensor, depende del potenciómetro de limitación o de control: cuando éste llega a cierto valor, la lámpara se enciende y se mantendrá así por más que se oscurezca el sensor. Esto sucede debido a que el potenciómetro de control y el potenciómetro de realimentación anulan el circuito.

7) Repite el punto 3 y el cuatro.

(El punto 3 está respondido en el punto 6)

a) ¿El sistema es estable? En caso de no serlo cómo explicarías esta inestabilidad?

Este circuito es más estable que el anterior, debido a que el estado de la lámpara depende del valor de un potenciómetro, y ya no de la luminosidad que reciba el sensor.

b) ¿La inestabilidad es periódica?

Este circuito no presenta inestabilidad.

c) Teniendo en cuenta esta experiencia, ¿usarías el circuito ensayado para hacer un control de luz crepuscular?

No, ya que el circuito no responde a una fuente de luz externa. De esta manera, no serviría para ajustar el estado de una lámpara determinado por la luz que reciba el sensor.

Conclusiones:

En este trabajo práctico, hemos aprendido cómo se usa un sensor de luz, y bajo qué condiciones. Conocimos las inestabilidades que pueden presentar los circuitos de este tipo, y cómo se podrían anular.